JP7119358B2 - 防炭剤の浸入防止軸受構造およびこれを備える4点接触玉軸受並びにボールねじ装置 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、軸受の外輪端面に流動性を有する防炭剤の塗布または浸漬による防炭処理部が形成される軸受において、外輪の軌道面への防炭剤の垂れ落ち等による侵入を防止または抑制し得る防炭剤の浸入防止軸受構造およびこれを備える4点接触玉軸受並びにボールねじ装置を提供することを課題とする。
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る4点接触玉軸受は、ナットに伝達された回転運動をねじ軸の直線運動として変換するボールねじ装置に用いられ、前記回転運動を行う前記ナットを支持するための4点接触玉軸受であって、軌道面を構成するゴシックアーチ溝をそれぞれ有する内輪および外輪と、これら内輪および外輪の軌道面間に転動自在に介装される複数のボールと、これら複数のボールを保持するクラウン型保持器と、を有し、前記外輪は、本発明の一態様に係る防炭剤の浸入防止軸受構造を有することを特徴とする。
図1に示すように、第一実施形態のボールねじ装置10は、ねじ軸20およびナット30を備える。ねじ軸20の外周面には螺旋状の転動路であるねじ溝21が設けられ、ナット30の内周には、ねじ溝21に対向する螺旋状の転動路であるねじ溝31が設けられている。
図示を省略するが、ねじ軸20およびナット30相互のねじ溝21、31の間には、転動体である複数のボール(図示せず)が転動自在に介装され、これら複数のボールは、転動路の端を繋ぐボール循環路を介して循環可能に構成されている。ナット30の軸方向の略中央部には、キー溝にキー33が装着され、その外周の位置に、歯車等のトルク伝達部材71が取り付けられている。トルク伝達部材71は、外部からの回転入力Rにより、ねじ軸20を中心として回転するようになっている。
ナット30は、トルク伝達部材71の同図右側の位置で、ハウジング80に対して4点接触玉軸受40を介して回転自在に支持されている。本実施形態の4点接触玉軸受40は、その外輪41の端面が、ハウジング80の端面に対して面一に固定部90によって固定される。
また、ハウジング80の端面には、その内周側に円環状の凹部80jが固定プレート91の外周側を嵌め込み可能に形成されるとともに、固定プレート91の複数の装着穴に対向する位置それぞれに、雌ねじが形成される。これにより、固定プレート91を凹部41j、80jに嵌め込むとともに固定ねじ92を締めこむことにより、外輪41がハウジング80に固定されるようになっている。これにより、本実施形態では、軸方向に固定されているナット30が外部からの回転入力Rに応じて回転することにより、ねじ軸20が軸方向に直線駆動されるようになっている。
これにより、本実施形態のボールねじ装置10は、トルク伝達部材71への外部からの回転入力Rにより、トルク伝達部材71とともにナット30が所定量の回転をすると、ねじ軸20が所定の直線運動の行程を超えた場合に、ナット30の係止部61、62がねじ軸20のストッパ部51、52に同時に当接し、ボールねじ装置10自身およびボールねじ装置10に駆動される装置の破損を防止するために、ねじ軸20の直線運動行程を強制的に制限可能になっている。
第一実施形態の4点接触玉軸受40は、円環状の外輪41と、ナット30の外周面に一体形成されて内輪として機能する内輪部(ナット30の外周面に内輪軌道面42kが形成されている部分(以下同じ))と、転動体である複数のボール(玉)43とを有する。ボール43は、クラウン型保持器44で円周方向に等間隔に且つ転動自在に保持されている。この4点接触玉軸受40には、ボールねじ装置10の組立時にグリース等の潤滑油が封入され、4点接触玉軸受40の外輪41と内輪部との間で形成される開口部は不図示のシール又はシールドで塞がれる。
これにより、この4点接触玉軸受40は、正確な位置決めと予圧付与が可能であって、アキシャル荷重とラジアル荷重とモーメント荷重を同時に受けることができるとともに軸受幅を小さくできる。そのため、例えば二列組合せアンギュラ玉軸受よりも軽量でスペースをとらず、ボールねじ装置を一層小型化することができる。
これにより、この4点接触玉軸受40では、給脂口80hから給脂部41mを介して、軌道面41k、42kとボール43の周囲にグリース等の潤滑油を直接給脂できる。そのため、ボールねじ機構一体型の4点接触玉軸受40において、軸受内部まで潤滑油を十分に行き渡らせる上で好適である。
そこで、この4点接触玉軸受40は、軸受素材の段階で、防炭処理部41yが形成された外輪41の端面と外輪41の軌道面41kとの間の外輪内周側の位置(同図に符号Xで示す位置)に、塗布または浸漬後の防炭剤の軌道面41kへの移動を防止または抑制する防炭剤トラップ部41tを形成している。この4点接触玉軸受40を製造する際は、熱処理前の軸受素材の段階での外輪41の端面に対し、防炭剤トラップ部41tを防炭処理前に形成しておき、防炭剤トラップ部41tの形成後に、外輪41の端面の防炭処理部41yに防炭剤を塗布または浸漬する。
さらに、この4点接触玉軸受40は、軌道面41kの底を構成するボール転動溝底41dの位置が、軸方向前後において防炭剤トラップ部41tとは反対側にオフセットしており、これにより、ボール転動溝底41dの位置に対して、防炭剤トラップ部41t側の分割体41aの軸方向長さαが、反対側の分割体41bの軸方向長さβよりも長くなっている(α>β)。また、クラウン型保持器44は、リム側が反負荷側となるように、防炭剤トラップ部41t側とは反対の分割体41bの側から装着されている。
このボールねじ装置10は、防炭剤の浸入防止軸受構造として、防炭剤トラップ部41tを4点接触玉軸受40に備えているので、防炭剤トラップ部41tのトラップ形状による多段の凹または凸の段部が防炭剤を滞留させて、防炭剤の垂れ落ち等による軌道面41kへの浸入を防止または抑制できる。
ここで、防炭剤の垂れ落ちは、防炭剤乾燥時の外輪41の姿勢において、防炭剤の塗布面よりも軌道面41kが低い位置にある場合に顕著に生じ得るところ、このボールねじ装置10によれば、防炭剤の塗布面である防炭処理部41yと軌道面41kとの間に、凹または凸の段部が連続する複数の面および角からなる防炭剤トラップ部41tを形成したので、防炭処理部41yと軌道面41kとが連続的に続いている場合でも、塗布面側から軌道面41k側へと垂れおちる防炭剤が、必ず防炭剤トラップ部41tによる凹または凸の段部を通過することになる。よって、防炭剤トラップ部41tによる凹または凸形状に形成された複数の面や角による界面間での界面張力や濡れ効果によって防炭剤を効果的にトラップできる。
ここで、この4点接触玉軸受40は、ナット30に伝達された回転運動をねじ軸20の直線運動として変換するボールねじ装置10に用いられ、回転運動を行うナット30を支持するものであるところ、トルク伝達部材71への外部からの回転入力Rにより、トルク伝達部材71とともにナット30が所定量の回転をするとき、4点接触玉軸受40は、内輪側に軸方向負荷(同図に示す符号F)を受ける。
そのため、面圧大となる内輪部の負荷側に、より多くのグリースが配分されるため、4点接触玉軸受40の良好な潤滑を長期間にわたって維持する上で好適である。また、クラウン型保持器44は、そのリム側が反負荷側となるように、反負荷側の分割体41bの側から装着されているので、保持器をコンパクトに構成しつつ、内輪部の負荷側の軸方向での分割体41aの軸方向長さ(肉厚)αをより厚肉にすることができる。
図2に示すように、第二実施形態のボールねじ装置10では、4点接触玉軸受40は、内輪42とナット30とは別個の部品から構成されている点が上記第一実施形態と相違する。第二実施形態の内輪42は、軸方向前後においてゴシックアーチ溝底の位置で分割され、円環状に形成された二つの分割体42a,42bから構成されている。
内輪42は、各分割体42a,42bの内周面がナット30の外周面に対して締め代を有し、内面に圧入用のねじが形成された円環状の装着ナット82をトルク伝達部材71とは反対の側から締めこむことにより圧入嵌合される。これにより、トルク伝達部材71は、キー結合により円周方向に、軸受40の内輪42により軸方向に、それぞれナット30と相対的に位置がずれることの無いように取り付けられる。
また、第二実施形態では、4点接触玉軸受40の外輪41は分割されておらず、一の中空円筒状部材から構成されている点が上記第一実施形態と相違する。さらに、第二実施形態では、外輪41の給脂部41mは、外輪41の径方向外型から外輪41のボール転動溝底41dに給脂可能なように、円形横断面の貫通穴によって形成されている点が上記第一実施形態と相違する。
また、上記第一実施形態と同様に、外輪軌道面41kを構成するボール転動溝底41dの位置をオフセットさせて、ボール転動溝底41dの位置に対し、防炭剤トラップ部41t側の軸方向長さαが、反対側の軸方向長さβよりも長くなっている(α>β)ので、防炭剤トラップ部41tを形成するスペースを確保するとともに、塗布面から軌道面41kまでの距離を広げることにより、防炭剤の垂れ落ち等による軌道面41kへの浸入を防止または抑制する上で好適である。
例えば、上記各実施形態では、防炭剤トラップ部のトラップ形状は、防炭処理部41yが形成される端面側から順に、該端面の端に連続して外側から内側に向けて縮径する円錐面を有する円錐部41sと、該円錐部41sの端に連続する円環面を有する円環部41nと、を有する例を示したが、これに限定されず、凹または凸形状に形成された複数の面および角による界面間での界面張力および濡れ効果によって防炭剤をトラップできれば、種々のトラップ形状を採用できる。
同図(a)に示す例では、防炭剤トラップ部のトラップ形状は、防炭処理部41yが形成される端面に連続して形成されて外側から内側に向けて縮径する凹の円錐面を有する円錐部41s(つまり、円錐部41sのみが防炭剤トラップ部41tに対応する)を備える。このような構成であっても、凹または凸形状に形成された面や角による界面間での界面張力や濡れ効果によって防炭剤をトラップできる。
さらに、防炭剤トラップ部41tのトラップ形状は、より多段化してもよい。例えば、同図(c)に示すように、防炭処理部41yが形成される端面側から順に、該端面に連続する凹の円環面を有する第一円環部41pと、該第一円環部41pの端に連続して外側から内側に向けて縮径する凹の円錐面を有する円錐部41sと、該円錐部41sの端に連続する凹の円環面を有する第二円環部41nと、を備える構成としてもよい。
20 ねじ軸
21 (ねじ軸の)ねじ溝(転動路)
30 ナット
31 (ナットの)ねじ溝(転動路)
33 キー
40 4点接触玉軸受
41 外輪
41a,41b (外輪の)分割体
41d ボール転動溝底
41g 溝部
41h 壁面
41k (外輪の)軌道面
42k (内輪側の)軌道面
41m 給脂部
41s 円錐部
41n,41p 円環部
41t 防炭剤トラップ部
41y 防炭処理部
42 内輪、内輪部
42a,42b (内輪の)分割体
42d ボール転動溝底
42k (内輪の)軌道面
43 ボール(転動体)
44 クラウン型保持器
50 ストッパ
51 ストッパ部
61 係止部
71 トルク伝達部材
80 ハウジング
82 装着ナット
90 固定部
91 固定プレート
92 固定ねじ
R 回転入力
Claims (4)
- 軸受の外輪端面に流動性を有する防炭剤の塗布または浸漬による防炭処理部が形成される軸受素材用の防炭剤の浸入防止軸受構造であって、
前記防炭処理部が形成される外輪の端面と前記外輪の軌道面との間の外輪内周側の位置に、前記塗布または浸漬後の防炭剤の前記外輪の軌道面への移動を防止または抑制する防炭剤トラップ部が形成されており、
前記防炭剤トラップ部のトラップ形状は、前記防炭処理部が形成される端面側から順に、該端面に連続する凹の第一円環面と、該第一円環面の端に連続して外側から内側に向けて縮径する凹の円錐面と、該円錐面の端に連続する凹の第二円環面と、を有することを特徴とする防炭剤の浸入防止軸受構造。 - ナットに伝達された回転運動をねじ軸の直線運動として変換するボールねじ装置に用いられ、前記回転運動を行う前記ナットを支持するための4点接触玉軸受であって、
軌道面を構成するゴシックアーチ溝をそれぞれ有する内輪および外輪と、これら内輪および外輪の軌道面間に転動自在に介装される複数のボールと、これら複数のボールを保持するクラウン型保持器と、を有し、
前記外輪は、請求項1に記載の防炭剤の浸入防止軸受構造を有することを特徴とする4点接触玉軸受。 - 前記軌道面を構成するゴシックアーチ溝底の位置は、軸方向前後において前記防炭剤トラップ部とは反対側にオフセットしており、前記ゴシックアーチ溝底の位置に対して、前記防炭剤トラップ部側の外輪軸方向長さが反対側の外輪軸方向長さよりも長くなっており、
前記クラウン型保持器は、前記防炭剤トラップ部側とは反対側から装着されている請求項2に記載の4点接触玉軸受。 - 外周面に螺旋状の転動路を設けたねじ軸と、内周面に前記ねじ軸の転動路に対応する螺旋状の転動路を設けたナットと、前記ねじ軸及び前記ナット相互の転動路間に転動自在に介装される複数の転動体と、前記ナットに回転運動を伝達するトルク伝達部材と、回転運動を行う前記ナットを支持する4点接触玉軸受と、を備え、前記ナットに伝達された回転運動を前記ねじ軸の直線運動として変換するボールねじ装置であって、
前記4点接触玉軸受として、請求項2または3に記載の4点接触玉軸受を備えることを特徴とするボールねじ装置。
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